瀝青路面面層回彈彎沉值的設(shè)計與檢測

PAGEPAGE14收稿日期：2008-01-11作者簡介：姚永鶴（1977-），男，陜西商洛人，本科，工程師。瀝青路面面層回回彈彎沉值值的設(shè)計與與檢測姚永鶴王艷艷艷紅曹燕君（浙江廣廈建設(shè)設(shè)設(shè)職業(yè)技技術(shù)學學院建筑工程程學學院，浙浙江東陽32222100）摘要：回彈彎沉沉沉值是瀝瀝青路路面公路路工程程設(shè)計和和檢測測的重要要指標標，我們們結(jié)合合實例闡闡述瀝瀝青路面面面層層彎沉設(shè)設(shè)計值值的計算算、非非標準軸軸載和和標準軸軸載下下彎沉實實測值值之間的的換算算、工程程現(xiàn)場場彎沉檢檢測值值的修正正以及及對彎沉沉檢測測項目的的評定定進行了了理論論分析，為為具具體的工工程實實踐提供供了切切實可行行的參參考依據(jù)據(jù)。關(guān)鍵詞：瀝青路路路面回彈彎沉設(shè)計值檢測值BituminnnoussPPavemmeentRoadSurfaacceSnapppiingBackDDefllecctioonValueeDesiggnnanndExamiinnatiionnYaoYonnnghee,Wannggyaanhhon(ArchitttectuurralEnnginneeerinngDeppt..GuuanngshhaCollleegeoffApppllieddCConsstrructtioonTTecchnooloogy,,DDongyyaang332221000,,Zheejiiangg)Abstraccct:Thhessnaappiinggbaackkdeefllecttioonvvalluewaasttheebiituuminnouusppavvemeentthiighhwayyeengiineeeriinggdeesiignanndttheeexxamminaatiionimmporrtaanttaargeet,,thhissarrtiicleeuuniffieesttheeexxammpleettoeelaaborrattettheebiituuminnouusppavvemeenttdeefllecttioonddessignnvvaluue''sccommputtattionn,undderrthhenonn-sstanndaardaxxlelooadanndttheesttanndarrdaxlleloaadbettweeenthheddefflecctiionacctuaalvalluee'scoonveerssionn,theepprojjecctssceenedeefleecttionneexamminnatiionnvaaluue'ssrreviisiion,,aaswwelllaashassccarrrieedoontheettheooreeticcallannallysiisanddtthediiscuusssionnttottheedeefllecttiooneexaaminnattionnpprojjecct'sseevalluaatioon,,haasprooviideddttheprractticcalanndffeaasibbleereefeerennceefoortheecconccreeteprrojeecttprraccticce..Keyworrrds::BBituumiinouuspavvemmentt；Snappppinggbbackk；Deflleectiionn；Elonnggatiionnvaaluues；Desiiggnvvalluell1背景資料料料杭州市某兩地之之之間擬建建一條條四車道道的一一級公路路，在在使用期期內(nèi)交交通量的的年平平均增長長率為為10%。該路段段處處于Ⅶ7區(qū)為粉質(zhì)質(zhì)土土，稠度度=1.00，沿途有有大大量碎石石集料料，并有有石灰灰供給，基基層層采用25cm厚的水泥泥碎碎石。預預測該該路段竣竣工后后第一年年的交交通組成成如表表1所表示。表1預測交交交通組成表表車型前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪數(shù)后軸距交通量（次/日日日）三菱T653BB29.348.01雙輪組—300黃河JN163358.6114.01雙輪組—400江淮HF150045.1101.51雙輪組—400解放SP92000031.378.03雙輪組＞3m300湘江HQP40023.173.22雙輪組＞3m400東風EQ155526.556.72雙輪組3m4002瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的設(shè)設(shè)計值值計算路面設(shè)計時使用用用累計當當量軸軸次，當當以回回彈彎沉沉值為為設(shè)計指指標及及瀝青層層層底底拉應力力驗算算時，凡凡軸載載大于25kN的各級軸軸載Pi（包括車車輛輛的前、后后軸軸）的作作用次次數(shù)ni換算成標標準準軸載P的當量次次數(shù)N。軸載換算計算公公公式：（1）式中：N—標準準準軸載的的當量量軸次，次次/日；nnni—被換算車車輛輛的各級級軸載載作用次次數(shù)，次/日；P—標準軸軸軸載，kN；Pi—被換算車車輛的的各級軸軸載，kN；K—被換算車輛輛的的類型數(shù)；；；C1—軸數(shù)數(shù)數(shù)系數(shù)，CC1=1+11..2（m-1），m是軸次。當當當軸間距距大于于3m時，按單單獨獨的一個個軸載載計算，當當軸軸距小于3m時，應考考慮慮軸數(shù)系系數(shù)；；C2—輪組系數(shù)數(shù)，單單輪組為為6.4，雙輪組組為1，四輪組組為0.38。計算結(jié)果如表222所示。表2軸載換換換算結(jié)果表表（彎彎沉）車型Pi（kN）C1C2ni三菱T653BB前軸重29.3113001.4后軸重48.01130012.3黃河JN1633前軸重58.61140039.1后軸重114.011400707.3江淮HF1500前軸重45.11140012.5后軸重101.511400426.8解放SP920000前軸重31.3113001.9后軸重78.031300305.4湘江HQP400后軸重73.221400205.9東風EQ1555前軸重26.5114001.2后軸重56.72.2140074.61788.4按照設(shè)計規(guī)范，一一級公路瀝青青路面的設(shè)計計年限t=15年，四車道道的車道系數(shù)數(shù)是=0.4～0.5，取0.45。累計當量量軸次：（2）路面彎沉設(shè)計值值值計算公公式：：（3）式中：—路面設(shè)設(shè)設(shè)計彎沉沉值，0.011mmm；Ne—設(shè)計年限限內(nèi)一一個車道道上累計計當量量軸次；；Ac—公路等級級系數(shù)數(shù)，高速速、一級級公路路為1.0，二級公公路路為1.1，三、四四級級公路為1.2；As—面層類型型系數(shù)數(shù)，瀝青青混凝土土面層層為1.0，熱拌瀝瀝青青碎石、乳乳化化瀝青碎碎石、上上拌下貫貫或貫貫入式路路面為為1.1，瀝青表表面面處治為1.2，中低級級路路面為1.3；Ab—基層類型型系數(shù)數(shù)，對半半剛性基基層、底底基層總總厚度度等于或或大于于20cm時Ab=1.0，若面層層與與半剛性基基層層之間設(shè)設(shè)置等等于或小小于15cm級配碎石石層層、瀝青青貫入入碎石、瀝瀝青青碎石的的半剛剛性基層層結(jié)構(gòu)構(gòu)時，仍仍為1.0，柔性基基層層、底基基層或或柔性基基層厚厚度大于15cm，底基層層為為半剛性性下臥臥層時為1.6。根據(jù)背景材料，該該公路為一級級公路，公路路等級系數(shù)取取1.0；瀝青混凝凝土面層，面面層類型系數(shù)數(shù)取1.0；半剛性基層層、底基層總總厚度大于20cm，基層類型型系數(shù)取1.0；將相關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)代入公式式（3）得：按照彎沉設(shè)計值值值=24..222（0.011mm），參考考設(shè)設(shè)計規(guī)范范規(guī)定定并經(jīng)過過計算算，該公公路的的相關(guān)設(shè)設(shè)計資資料為：：表面面層細粒粒式h=4ccm、E=144000MPPa，中面層層中中粒式h=5ccm、E=122000MPPa，下面層層粗粗粒式h=6ccm、E=100000MPPa；水泥碎碎石石基層h=255ccm、E=155000MPPa；石灰土土底底基層h=244..5cm、E=55500MPa；土路基E=400MMPa。3瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的實實測值值計算路面回彈彎沉設(shè)設(shè)設(shè)計值是是根據(jù)據(jù)雙圓垂垂直均均布荷載載下的的彈性半半空間間體理論論計算算得出的的，而而理論假假設(shè)與與實際狀狀態(tài)之之間存在在一定定的差異異，為為了檢驗驗公路路路面強強度是是否達到到設(shè)計計要求，所所以以需要對對彎沉沉設(shè)計值值進行行修正。通通過過大量的的實測測資料進進行分分析，得得到彎彎沉實測測值與與彎沉設(shè)設(shè)計值值的關(guān)系系式：：（4）（5）式中：—路面彎彎彎沉實測值，0.011mmm；p—標準車型的的輪輪胎接地壓壓壓強p=00..7MPa；—標準車型的當當當量半徑，==21.3//2=10..65cm；；F—彎沉綜合修修正正系數(shù)C—理論彎沉系系數(shù)數(shù)，，其中E0為土基回回彈彈模量值值（MPa），E1、E2、…、En-1為各各層層材料回回彈模模量值（MPa），h1、h2、…、hn-11為各各層材料料結(jié)構(gòu)構(gòu)層厚度度（cm）。路面為多層結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)，一般般在實實際上是是將多多層體系系經(jīng)過過適當?shù)牡淖儞Q換，等效效成當當量二層層體系系或三層層體系系，本實實例宜宜用三層層體系系。上層：H1=444cm、E1=140000MPaa中層：土層：E0=4440MPPa多層路面理論彎彎彎沉系數(shù)數(shù)C，可采用用簡簡化方法法計算算。式中：：：則：故：由公式（4）和（5）推導出出路路面彎沉實測值ls計算公式式為為：瀝青路面面層標標標準軸載載和非非標準軸軸載下下彎沉實實測值值之間的的換算算在進行檢測路面面面面層回回彈彎彎沉值時時，應應采用標標準軸軸載汽車車，但但有時很很難找找到符合合標準準軸載的的汽車車。所以以，如如果能采采用非非標準軸軸載的的汽車測測定路路面回彈彈彎沉沉值，然然后再再與標準準軸載載換算為為非標標準軸載載下的的彎沉實實測值值進行比比較，將將會給路路面面面層彎沉沉值檢檢測帶來來很大大方便?！豆窞r青路面面面設(shè)計規(guī)規(guī)范》（JTJ0014—97）提出了了將非標準準軸載汽車車測得的彎彎沉值換算算為標準軸軸載下的彎彎沉值的計計算公式：：（6）可見公式（6）中中彎沉換換算系系數(shù)僅與與非標標準軸載載的后后軸載有有關(guān)，如如果非標標準軸軸載的后后軸輪輪胎壓力力也是是非標準準狀態(tài)態(tài)，則根根據(jù)公公式（4），標準準軸軸載BZZ—100作用下的的路路面回彈彈彎沉沉值為：：（7）用非標準軸載作作作用下的的路基基回彈彎彎沉值值應為：：（8）公式（7）除以以以公式（8），得：：（9）標準軸載的汽車車車參數(shù)：p100=00..7MPPa，100==110.665ccm；如果測測試試汽車的的后軸軸重為P（kN），其軸軸載載通過兩兩側(cè)雙雙輪組輪輪胎傳傳遞給路路基，再再考慮各各計算算物理量量之間間的換算算關(guān)系系，則應應有：：即：（10）將公式（10）代代入公式式（9），得：：（11）以上分析表明，公公式（6）中的彎沉沉換算系數(shù)僅僅與非標準軸軸載的后軸載載有關(guān)，公式式（11）中的彎沉沉換算系數(shù)僅僅與非標準軸軸載的后軸載載和后軸輪胎胎壓力都有關(guān)關(guān)，所以公式式（11）作為路面面面層非標準準軸載和標準準軸載下的彎彎沉值之間的的換算系數(shù)應應用更有現(xiàn)實實意義。本實例采用解放放放牌CA1441型汽車，測測測得軸重Pi=68..660kN、輪胎壓壓力pi=0.6633MPa。而1000=s=22..660（0.011mmm）由公式式（11）推導出出標標準軸載載下的的彎沉值值換算算為非標標準軸軸載下的的彎沉沉值：5瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的現(xiàn)現(xiàn)場檢檢測現(xiàn)有路面回彈彎彎彎沉值是是用杠杠桿式彎彎沉儀儀和具有有標準準軸載的的規(guī)定定汽車按“前進卸載載法”測定的。一一一般每一一段路路長不應應小于于500m，車道彎彎沉沉測點不不少于于20點，以便便對對各路段段內(nèi)的的彎沉檢檢測值值進行數(shù)數(shù)學加加工整理理。通通常要考考慮溫溫度因素素的影影響，一一個路路段的彎彎沉檢檢測值可可由下下式修正正。（12）5.1路面代代代表彎沉沉值為了解彎沉值均均均勻程度度，對對彎沉值值過大大的特異異點分分析原因因，采采取措施施進行行必要的的處理理。結(jié)果果評定定的路面面代表表彎沉值值：（13）式中：—一一一個評定路路段段的代表表彎沉沉，0.011mmm；—一個評定路段段段內(nèi)經(jīng)各項項修修正后的的各測測點彎沉沉的平平均值，0.011mmm；—一個評定路段段段內(nèi)經(jīng)各項項修修正后的的全部部測點彎彎沉的的標準差差，0.011mmm；—與保證率有關(guān)關(guān)關(guān)的系數(shù)（采采用下列數(shù)值值：高速、一一級公路=22.0，二級公路=11.645，二級以下公公路=1.55）。5.2溫度度度修正系系數(shù)K瀝青面層厚度大大大于3cm，且路面面溫溫度超過過（20±2）C范圍時，回回回彈彎沉沉值隨隨路面溫溫度變變化而變變化。測定定時瀝青面面層平均T：（14）式中：T—測定定定時瀝青青面層層平均溫溫度，C；a—系數(shù)（a==--2.6555+0..522h，h為瀝青面面層層厚度）；；b—系數(shù)（b==--0.6222-0..0008h）；TTT0—測定時表表溫溫度與前5h平均氣溫溫之之和，C。瀝青路面彎沉的的的溫度修修正系系數(shù)K：當T≥20C時時（15）當T＜20C時時（16）本實例某路段，現(xiàn)現(xiàn)場測定時瀝瀝青路面路表表溫度為9C，前5小時平均氣氣溫為4C，實測彎沉沉值（0.001mm）如下：18.7、27.3、22.0、16.0、19.6、13.1、19.2、16.9、12.0、11.3、16.5、15.6、9.9、15.8、19.0、18.3、20.5、15.8、18.3、24.3、18.5、24.3、16.2、15.8。彎沉檢測值的修正正步驟如下。該路段為一級公公公路，保保證率率系數(shù)=22..0得：又：則：故：彎沉檢測值值值＜28.7777由此可見，該路路路段路面面面層層彎沉值值檢測測結(jié)果符符合要要求，回回彈彎彎沉檢測測項目目評定合合格。影響瀝青路面面面面層回彈彈彎沉沉測定的的因素素路面回彈彎沉值值值作為路路面整整體強度度的設(shè)設(shè)計控制制指標標，也是是對施施工質(zhì)量量的檢檢測和評評定項項目，必必須保保證檢測測數(shù)據(jù)據(jù)的真實實性，正正確反映映路面面的整體體強度度。為做做到事事前控制制，需需要明確確影響響路面面面層回回彈彎沉沉測定定的如下下幾個個因素：：（1）季節(jié)。瀝瀝瀝青路面面在一一年內(nèi)隨隨著季季節(jié)的變變化，在在不同時時期具具有不同同的承承載力，也也就就是說有有不同同的彎沉沉值。研研究資料料表明明，在春春融時時，彎沉沉值最最大即路路面承承載力最最低，這這種情況況在北北方季節(jié)節(jié)性冰冰凍地區(qū)區(qū)表現(xiàn)現(xiàn)的特別別嚴重重。（2）溫度。溫溫溫度對彎彎沉的的影響較較明顯顯，溫度度升高高，彎沉沉值增增大。（3）軸載。路路路面某一一處的的彎沉值值大小小，與測測定軸軸載（輪輪重、輪輪壓、輪輪跡圓圓直徑）有有關(guān)關(guān)，軸載載大測測得的彎彎沉值值也大。（4）路面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。彎沉沉值的的大小同同路面面類型、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)厚度、路路基基土類型型和狀狀態(tài)有關(guān)關(guān)。（5）彎沉儀儀?；鼗貜棌澇脸翜y定定的正確確與否否，與彎彎沉儀儀的支架架距離離有明顯顯的聯(lián)聯(lián)系，彎彎沉儀儀的選取取要根根據(jù)實際際情況況來定，靈靈活活運用。（6）準備工工作作。準備備工作作一定要要一絲絲不茍，力力求求精確，如如車車況及性性能、彎彎沉儀靈靈敏度度、溫度度測定定及修正正、收收集設(shè)計計參數(shù)數(shù)等。（7）檢測人人員員?，F(xiàn)場場測試試人員必必須經(jīng)經(jīng)過嚴格格的操操作技術(shù)術(shù)培訓訓，測試試過程程中應嚴嚴格按按照規(guī)范范的操操作步驟驟進行行。結(jié)論通過與實例結(jié)合合合，本文文得出出以下結(jié)結(jié)論：：（1）根據(jù)瀝青青路路面設(shè)計背背背景資料料，以以回彈彎彎沉值值為設(shè)計計指標標及瀝青青層層層底拉應應力驗驗算，先先將各各級軸載載（包包括車輛輛的前前、后軸軸）作作用次數(shù)數(shù)換算算成標準準軸載載的當量量次數(shù)數(shù)，再進進行路路面彎沉沉設(shè)計計值計算算。（2）為了檢驗驗公公路路面面面面層強度度是否否達到設(shè)設(shè)計要要求，根根